PERANCANGAN SHOCK ABSORBER TIPE MONOSHOCK UNTUK MOTOR KTM ENDURO XC 125 DENGAN PRINSIP GETARAN MEKANIS Disusun Oleh : I Wayan Wahyu Sastra Wijaksana 12.11.125/B JURUSAN TEKNIK MESIN S-1 FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUTE TEKNOLOGI NASIONAL MALANG 2014
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
telescopic lever arm” dengan dua teleskopik beroperasi secara horizontal adalah setiap jumlah saat
meredam secara mudah disusun dalam compression and rebound secara independent, dengan
setiap peredam bergerak hanya pada satu arah, tanpa terpengaruh oil cavitation.
Gambar 1.8 Sistem sliding-pillar Lancia Lamda dengan pegas dan peredam,tertutup
dalam satu unit. (Lancia,1925)
(Sumber : The Shock Absorber Handbook hal.12 )
8
1933 : Cadillac memperkenalkan “ride regulator” yang dapat di setel oleh pengendara dengan 5
tingkatan pada bagiandashbord mobil.
1934 : Monroe memulai memproduksi peredam teleskopik
1947 : Koning memperkenalkan system peredam telekopik yang dapat disetel.
1950 : Gas-pressurised single-tube telescopic ditemukan dan diproduksi oleh de carbon
Gambar 1.9 Peredam double telescopic arm dari Amstrong
(Sumber : The Shock Absorber Handbook hal.15 )
Gambar 1.10 Rancangan peredam denga kendali hidrolik oleh Andre Telecontrol, (the motor manual,1939)
(Sumber : The Shock Absorber Handbook hal.11 )
9
2001 : Magnetorheological high-speed yang dapat disetel dierkenalkn oleh bentenley dan cadilac
Sebagai kesimpulan atas pengembanagn pertama kali peredam kejut, peredam dry friction
scissor dan snubber merupakan peredam yang ringan dan rendah biaya dalam proses produksiinya
dan mungkin lebih tangguh daripada tipe vane hidrolik sebelumnya yang mungkin minim dalam
control kualitas dan kebocoran oli. Peredam parallel-piston lever-arm sangat baik dalam
fungsionalitas dan telah tergantikan oleh hydrolik telskopik.
10
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Shock Absorber
Shock absorber adalah suatu bagian yang sangat vital dalam sitem suspense kendaraan
bermotor yang mana pemasangan terletak diantara badan kendaraan dan poros roda
kendaraan. Shock absorber dibuat untuk memperlembut atau meredam implus kejut dan
mengkonversi energy kinetic menjadi bentuk lain dari energy (Wikipedia,shock absorber).
Shock absorber mencegah kendaraan untuk berayun ke atas dank e bawah bebas tanpa
control (bouncing) pada saat emelwati jalan yang bergelombang atau berlubang.
Shock absorber pada dasarnya adalah pompa oli. Sebuah piston di pasang pada bagian
ujung piston rod dan bekerja melawan cairan hidrolik pada tabung penekan. Jumlah
peredaman sebuah shock absorber dibangun bergantung kepada kecepatan dari suspensi
dan jumlah dan ukuran oriface pada piston. Seluruh shock absorber masa kini merupakan
komponen peredam hidrolik yang peka terhadap kelajuan ysng berarti mempercepat gerak
suspensi, menghasilkan peredaman lebih pada shock absorber. Karena feature ini, shock
absorber dapat menyesuaikan terhadap konsisi jalanan. Sebagai hasilnya shock absorber
mengurangi nilai dari baunce, roll atau goyangan, brake dive dan acceleration squat. Shock
absorber bekerja berdasarkan prinsip perpindahan fluida pada siklus compression dan
extension. Siklus compression mengatur pergerakan kendaraan tanpa ada hentakan oleh
beban sedangkan siklus extension mengatur hentakan beban yang lebih berat.
2.2 Design Tabung Peredam Dari Monoshock
Terdapat dua jenis tipe peredaman yang saat ini digunakan yaitu twin-tube dan mono-
tube.
Pada design monotube hanya terdapat satu tabung yang disebut dengan pressure tube.
Pada pressure tube ini terdapat dua jenis fluida yaitu oli dan gas bertekanan tinggi. Kedua
jenis fluida ini dipisahkan 0leh sebuah free-floating dividing piston yang bergerak bebas
saat terjadi compression dan extension pada shock absorber. Pada dasarnya akan ada dua
piston pada jenis monotube ini. Yaiut working piston dan free-floating dividing piston.
11
Sistem dari twin-tube memiliki inner tube yang diketahui sebagai tabung tekanan (pressure
tube) dan outer tube yang disebut reserve tube. Outer tube ini berfungsi untuk menyimpan
kelebihan flida oli.
Terdapat berbagai jenis mounting yang digunakan pada monoshock. Kebanyakan
menggunakan boshing karet antara monoshock dan rangka atau suspensi untuk mengurangi
perambatan noise dan getaran suspensi. Pada bagian pressure tube terdapat piston dimana
biasanya semakin besar ukurannya akan memberikan kemampuan kontrol yang lebih
karena perpindahan piston dan luas area penekanan yang lebih besar. Luas piston yang
besar, tekanan kerja internal dan temperatur kerja yang rendah memberikan kemampuan
peredaman yang baik.
Kontruksi design mono-tube cenderung lebih kokoh dan cocok jika dibandingkan
dengan twin tube untuk suspensi motor enduro. Dilihat dari keunggulannnya dibandingkan
twin tube adalah foktor kestabilan dan lebih halus dalam meredam gaya kejut. Seperti yang
kita tahu bahwa pada kompetisi enduro lintasan yang dilalaui merupakan lintasan tanah
dan bebatuan yagn sudah tentu kontournya bergelombang. Menurut sebuah situs tein.co.jp
memperlihatkan perbandingan kedua jenis tipe shock absorber ini.
Twin tube Mono tube
12
Kelebihan :
1. Kestabilan gaya meredam dapat terjadi
secara berkelanjutan, karena kapasitas oli
yang besar dan memperbesar pemisahan
panas
2. Ukuran piston yang lebar membuat area
penerima tekanan menjadi lebih baik dan
juga berefek pada gaya meredam yang
halus dapat ditimbulkan secara presisi.
3. Oli denganmudah melepas panas seiring
dengan meningkatnya temperature
4. Tidak terjadi aeration.
Kekurangan :
1. Sulit dalam Menyesuaikan stroke yang
cukup karena ruang oli dan gas
diposisikan seri/segaris
2. Karena struktur high-pressure gas
injection, terdapat kecenderungan
pengendalian yang kaku
3. Karena high-pressure gas injection,
tegangan yang tinggi tertumpu pada seals
dan gesekan menigkat
4. Jika shell case rusak, inner cylinder juga
akan langsung terkena dampaknnya
Kelebihan :
1. mudah dalam Menyesuaikan stroke
yang cukup karena ruang oli dan gas
diposisikan terpisah
2. tekanan gas yang rendah
menghindari tegangan pada seal dan
menjaga gesekan tetap rendah
3. walaupun shell case rusak, fungsi
dari shock absorbe tidak akan
terpengaruh
Kekurangan :
1. Kapasitas olitidak sebanyak mono
tube
2. Ukuran dari piston tidak sebesar
monotube
3. Dimungkinakn terjadi aeration
karena oli dan gas tidak terpisah.
2.3 Bagain – Bagain Twin Tube Monoshock
Mengutip ulasan dari otomotifnet.com yang mengangkat ulasan mengenai bagian –
bagian shock absorber dengan penjabaran sebagai berikut.
13
1. Setiap pabrikan shock absorber menyebut komponen ini dengan banyak nama, tetapi
secara umum disebut dengan istilah Eye, fungsi dari komponen ini adalah sebagai
penahan atau dudukan shock absorber dengan sasis kendaran. Disebut eye karena part
ini memiliki bentuk bulat yang bagian dalamnya terdapat karet dan bushing untuk
masuk ke dalam baut pemegang shock.
2. Pegas (spring) berfungsi untuk menahan beban kendaraan dan memberikan fungsi
elastisitas pada suspense yang juga memberikan fungsi rebound pada shock.
3. Piston berfungsi sebagai pengaur kinerja sirkulasi oli yang ada di dalam tabung sok.
Piston ini sendiri terdiri dari beberapa bagian lagi diantarnya ring piston utuk menahan
kompresi tekanan pada tabung dan juga beberapa valve yang memiliki fungsi yang
sama.
4. Piston rod atau main shaft yang berfungsi sebagai
penopang dan juga dudukan piston. Panjang dari piston
rod ini menentukan stroke atau panjang pergerakan
main dari shock absorber.
5. Damper atau peredam yang dikenal dengan nama
cushion rubber berfungsi untuk meredam gaya ke atas
dari elastisitas spring yang diterima ketika terjadi
proses rebound.
Gambar 2.1 Penampang Shockabsorber (Sumber www.motorplus.com)
14
6. Tabung shock berfungsi sebagai komponen penampung oli atau gas. Ketika sok bekerja
maka oli atau gas akan mengisi bagian luar tabung.
7. Rebound adjuster berfungsi untuk menghambat atau melancarkan sirkulasi oli. Semakin
dihambat sirkulasi oli, maka rebound yang dihasilkan semakin lambat sebaliknya jika
dilancarkan maka rebound semakin cepat.
8. Yoke berfungsi sebagai dudukan bawah dari shock absorber untuk pemasangan ke bagian
swing arm.
2.4 Cara Kerja Shockabsorber Monoshock.
Gambar 2.2 skema kerja shock abasorber, compression (kiri) dan ekstention (kanan) (Sumber : International Journal of Engineering Trends and Technology-volume4Issue2-2013)
15
Shock absorber bekerja berdasarkan prinsip perpindahan fluida pada saat proses compression
dan expansion. Proses kompresi mengatur gerakan tanpa hentakan beban. Terdapat 2 proses
dalam proses kerja shockabsorber:
a. Compression
Pada saat proses compression piston bergerak ke bawah dan menekan fluida hidrolik
pada chamber yang terletak dibawah piston. Pada proses ini yang mana bergerak ke
bawah, fluida mengalir ke chamber atas dari chamber bawah melalui piston. Bebrapa
fluida juga mengalir ke dalam tabung reservoir melalui compression valve. Aliran
dikontrol oleh valve di piston dan di compression valve.
b. Extension
Pada saat proses extension,piston bergerak naik terhadap bagian atas dari bagian atas
tabung penekan. Pergerakan naik menghasilkan tekanan terhadap fluida di chamber yang
berada di bagian atas piston. Proses extension umuya mengahasilkan hambatan daripada
pada saat proses compression.
2.5 Pengertian Getaran mekanis
Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran
berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak
tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi
kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai derajat
tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat osilasinya.
Getaran bebas dan paksa
Getaran teredam dan tak redam
Getaran deterministic dan random
16
1. Getaran Bebas Dan Getaran Paksa
Getaran Bebas
Getaran bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu
sendiri (inherent), dan jika ada gaya luas yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan
bergerak pada satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang
dibentuk oleh distribusi massa dan kekuatannya. Semua sistem yang memiliki massa dan
elastisitas dapat mengalami getaran bebas atau getaran yang terjadi tanpa rangsangan luar.
Getaran Paksa
Getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar, jika rangsangan
tersebut berosilasi maka sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi rangsangan. Jika
frekuensi rangsangan sama dengan salah satu frekuensi natural sistem, maka akan didapat
keadaan resonansi dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi. Kerusakan pada struktur
besar seperti jembatan, gedung ataupun sayap pesawat terbang, merupakan kejadian
menakutkan yang disebabkan oleh resonansi. Jadi perhitungan frekuensi natural merupakan
hal yang utama.
2. Getaran Teredam dan Tak Teredam
Getaran teredam
Dalam system dynamic bekerja dissipative forces – friction, structural resistances. Umumnya,
damping dalam structural systems adalah kecil dan mempunyai efek yang kecil terhadap
natural frekuensi. Tetapi, damping mempunyai pengaruh yang besar dalam mengurangi
resonant pada structural system. Terdapat tiga jenis damping baik itu unutk yang damping dan
undamping
1. Underdamped
Benda yang mengalami underdamped biasanya melakukan beberapa osilasi sebelum
berhenti. Benda masih melakukan beberapa getaran sebelum berhenti karena redaman
yang dialaminya tidak terlalu besar.
17
2. Criticak damping
Benda yang mengalami critical damping biasanya langsung berhenti berosilasi (benda
langsung kembali ke posisi setimbangnya). Benda langsung berhenti berosilasi karena
redaman yang dialaminya cukup besar.
3. Over damping
Over damping mirip seperti critical damping. Bedanya pada critical damping benda tiba
lebih cepat di posisi setimbangnya sedangkan pada over damping benda lama sekali tiba
di posisi setimbangnya. Hal ini disebabkan karena redaman yang dialami oleh benda
sangat besar.
3. Getaran Deterministic dan Random
Getaran Deterministic
Sinyal disebut deterministic, selama harga dari sinyal dapat diprediksi.
Jadi factor kenyamana yang diperoleh sebesar 1.33 Niai ini memunjukkan bahwa
karakter dari shock absorber adalah lunak (soft) karena nilainya di atas 1 berdasarkan
grafik diagram resonansi (resonance diagram). Diagram ini diambil dari Buku
Mechanical Vibrations, J.P Den Hartog hal.46 dan 113(1984). J.P Den Hartog
menjelaskan bahwa pada posisi A frekuensi ω mendekati 0; bagian atas spring bergerak
naik dan turun dalam rate yang rendah; masa mengikuti gerakan ini dan spring tidak
mengalami perpanjangan (extend) : 検待 = ど. Pada posisi B gerakan bagian atas spring
sangat cepat, sehingga masa tidak dapat mengikuti dan tetap pada tempatnya.
1.33
k. Energi yang hilang pada shock absorber
∆� = �潔�鳥捲待態
Gambar 3.1 Diagram resonance
Sumber : Mechanical Vibrations, J.P Den Hartog hal.46
28
= ぬ.なね 捲 ばどひ.ぱ 捲 など.なは 捲 ど.どねは態
= ねば.ひに 倹剣憲健結
l. Spesfific damping capacity dan loss coffcient
Specific damping capacity dan loss coffcient digunakan untuk membandingkan kapasitas
peredaman dari material teknik yang akan digunakan.
a. Specific damping capacity ∆�� = �潔�鳥捲待態な/に兼�鳥態捲待態 = ねば.ひになね.ばば = ぬ.にね
b. Loss coffcient 健剣嫌嫌 潔剣血血潔件結券建 = なに� ∙ ∆�� = ど.のに
29
BAB IV
KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan didapat factor kenyamanan dari monoshock seber 1.33 yang
artinya shock bersifat lunak (soft). Karekter shock seperti ini cocok jika dipakai pada
motorcross endure yang melewati jalanan kasar dan relative bergelombang. dimana
shock akan memiliki kareakter soft yang mana akan cepat beraksi atau rebound ketika
mengenai kontor jalan yang tidak rata. Salah satu nilai yang mungkin diubah jiak ingin
membuat shock berkarakter soft atau hard ataupun medium adalah dengan merubah
nilai 倦嫌 dari spring yaitu dengan memilih jenis bahan yang memiliki modulus geser
lebih tinggi dan atau meninggikan nilai 潔嫌 dengan memilih ratio dambing � yang lebih
redah dimana didalam buku An Introduction To Mechanical Vibrations, (Robert
F.Steidel.Jr), Ratio damping untuk automobile shock absorber berkisar 0.1~0.5
sehingga diperoleh nilai viskositas fuida damping yang lebih encer atau ebih kental.
Static deflection yang diperoleh sebesar 8.9 cm dimana ini artinya jarak bebas antara
bagian atas ban dengan bagian langit langit spatbor belakang. Kemudian relative
motion atau amplitude yang diperkirakan terjadi antara body kendaraan dengan swing
arm yang dihubingkan oleh shock adalah sebesar 6.1 cm. sedangakn energy yang hilang
akibat peredaman pada shock sebasar 47.92 Joule. Sedangkan untuk material spring
dengan mempertimbangkan nilai specific capacity damping sebesar 3.24 dan loss
coefficient sebesar 0.52.
System shock absorber pada sepeda motor yang banyak ditemui adalah
underdamping dimana harga dari c2<4mk. Spring akan mengalami getaran sepanjang t
detik dengan amplitude yang mengalami penurunan ketinggian sebesar dengan nilai c
dari viskositas fluida yang digunakan sebagi peredam. Pada under damping spring tidak
akan langsung berhenti ketika bergetar tetapi akan berhenti secara perlahan –lahan
sesuai dengan penurunan amplitude dan akhirnya berhenti.
DAFTAR PUSTAKA
Benny Kresno Sunarko. Analisa Getaran Pada Mesin Sepeda Motor Berbasis Labview. Tesis, Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, Program Magister Fisika Kekhususan Fisika Instrumentasi. Juli 2010.
Dixon, C.John. 2007. The Shock Absorber Handbook, Second Edition. Jhon Willey & Sons Ltd :England.
Hartog, J.P Den.1985.Mechanical Vibraions. Dover Publications.Inc: New York
Monroe shocks & struts. Technical Training Shock Absorber diakses dari http://www.monroe.com/en-US/support/Technical-Training/Shock-Absorbers/ pada tanggal 23 September 2014.
Motorplus. Yuk Mengenal Komponen Shock Absorber Dan Fungsinya!. “Diakses dari http://news.motorplus-online.com/read/V7rRayASjkHQuP-P-edFU-lveYXCwodDcQNsxl366QQ/22/353/Yuk-Mengenal-Komponen-Sokbraker-dan-Fungsinya” pada tanggal 23 September 2014.
Properties of Common Material yang didownload dari http://www.tribology-abc.com/calculators/properties_of_common_spring_materials.pdf pada tanggal 26 September 2014.
Prof. D. K. Chavan, Sachin V Margaje, Priyanka A.Chinchorkar. Suspension In Bikes Considering Preload, Dampingparameters And Employment Of Mono Suspension In Recent Bike. International Journal Of Engineering Trends And Technology-Volume4issue2-2013.
Rao, Singiresu S. 2011. Mechanical Vibrations, Fifth Edition. Pearson Education, Inc : New York.
Rao, Singiresu S. 1975. Mechanical Vibrations, Second Edition. Addison-Wesley Publishing Company : New York.
Steidel, Robert F.1979. An Introduction To Mechanical Vibrations. Jhon Willey and Sons.Inc. USA.
Tein shockabsorber. Twin-Tube Shck Absorber And Mono Tube Shock Absorber Which Is Reall Better? Diakses dari https://www.tein.co.jp/e/special/ni_toryu/ pada tanggal 23 september 2014.